摘 要：機(jī)器人競(jìng)賽普遍開展各類院校以鍛煉學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造能力、合作能力等。此實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)通過數(shù)百個(gè)基本“積木”單元的組合，搭建出各種發(fā)揮想象力的機(jī)器人，并可為自己搭建出的機(jī)器人編程，為學(xué)生提供一個(gè)基礎(chǔ)又靈活多變的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人競(jìng)賽 實(shí)訓(xùn)平臺(tái) 方案研究

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（b）-0171-01

機(jī)器人競(jìng)賽是教育和高科技的結(jié)合，由于機(jī)器人自身的特點(diǎn)和對(duì)未來(lái)社會(huì)的影響，機(jī)器人不僅僅是全面素質(zhì)教育的好教材、好辦法，而且是科普教育的重要園地。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)普及深入，機(jī)器人教育及競(jìng)賽已廣泛深入高校甚至中小學(xué)校，成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力、綜合應(yīng)用能力和學(xué)習(xí)興趣的重要手段。機(jī)器人競(jìng)賽實(shí)際上是高技術(shù)的對(duì)抗賽，從一個(gè)側(cè)面反映了學(xué)校信息與自動(dòng)化領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和高技術(shù)發(fā)展的水平。機(jī)器人競(jìng)賽使研究人員能夠利用各種技術(shù)，獲得更好的解決方案，從而又反過來(lái)促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，這也正是開展機(jī)器人競(jìng)賽的深遠(yuǎn)意義，同時(shí)也是機(jī)器人競(jìng)賽的魅力所在。

1 項(xiàng)目分析與研究方案

1.1 機(jī)器人系統(tǒng)的組成

功能方面來(lái)分：機(jī)器人主要由構(gòu)架系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等幾大部分組成，如圖1所示。

構(gòu)架系統(tǒng)：相當(dāng)于人體的軀干和骨骼，它承載著機(jī)器人的所有部件，是機(jī)器人的根本和基礎(chǔ)。感知系統(tǒng)：相當(dāng)于人的眼睛、耳朵、鼻子、皮膚等，可以感知外界的各種信息，如：距離、聲音、氣味、溫度、濕度、形狀、顏色等。執(zhí)行系統(tǒng)：相當(dāng)于人的肌肉和四肢，可以使機(jī)器人具有行走、移動(dòng)等功能，并完成特定的任務(wù)，如取物、滅火、營(yíng)救、排爆、踢球等人們?cè)O(shè)計(jì)的各種動(dòng)作。決策系統(tǒng)：相當(dāng)于人的大腦，它將機(jī)器人從感知系統(tǒng)感知的各種外界信息進(jìn)行處理、判斷，然后做出決策，并發(fā)出信號(hào)控制執(zhí)行系統(tǒng)按照程序預(yù)設(shè)的方式進(jìn)行處理。決策系統(tǒng)常用的控制芯片有：C51單片機(jī)、PIC單片機(jī)、AVR單片機(jī)、高端ARM處理器等。能源系統(tǒng)：相當(dāng)于人的心臟和肺，它給機(jī)器人的感知系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、決策系統(tǒng)提供能量，如電能、熱能、機(jī)械能等。

1.2 本平臺(tái)研究的主要內(nèi)容

（1）構(gòu)架系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)。

結(jié)合人形機(jī)器人、輪式機(jī)器人及其他形狀機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)一套花鍵式結(jié)構(gòu)連接件。利用該套連接件可以搭建各類機(jī)器人機(jī)械平臺(tái)。

（2）感知系統(tǒng)。

感知系統(tǒng)中，常用的傳感器有：測(cè)距聲納、紅外測(cè)距傳感器、紅外光電開關(guān)、姿態(tài)傳感器、碰撞開關(guān)、聲強(qiáng)傳感器、光強(qiáng)傳感器、聲音傳感器、顏色傳感器、攝像頭等。本項(xiàng)目擬開發(fā)模塊化的上述組件（不包括攝像頭）。

（3）決策系統(tǒng)。

決策系統(tǒng)將機(jī)器人從感知系統(tǒng)感知的各種外界信息進(jìn)行處理、判斷，然后做出決策，并發(fā)出信號(hào)控制執(zhí)行系統(tǒng)按照程序預(yù)設(shè)的方式進(jìn)行處理。決策系統(tǒng)常用的控制芯片有：C51單片機(jī)、PIC單片機(jī)、AVR單片機(jī)、高端ARM處理器等。

（4）能源系統(tǒng)。

2 采取的研究方法、技術(shù)路線和試驗(yàn)方案

2.1 研究方法

（1）調(diào)研法：通過廣泛的調(diào)研，結(jié)合學(xué)院電信、應(yīng)電、電氣、模具等專業(yè)對(duì)開展機(jī)器人教育的需求及國(guó)際國(guó)內(nèi)有關(guān)機(jī)器人競(jìng)賽的平臺(tái)，分析技術(shù)細(xì)節(jié)、難點(diǎn)，確定平臺(tái)建設(shè)架構(gòu)。

（2）試驗(yàn)法：通過仿真、硬件搭接及調(diào)試等途徑完成各電路模塊的硬件設(shè)計(jì)，然后拼裝各類機(jī)器人，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模知識(shí)、自動(dòng)控制原理及有關(guān)軟件技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類機(jī)器人的決策控制，并形成配套的技術(shù)資料。

3 特色與創(chuàng)新之處

“創(chuàng)意之星”機(jī)器人競(jìng)賽及實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一套用于高等工程創(chuàng)新實(shí)踐教育的模塊化機(jī)器人平臺(tái)，可通過數(shù)百個(gè)基本“積木”單元的組合，搭建出各種發(fā)揮想象力的機(jī)器人，并可為自己搭建出的機(jī)器人編程。因此，無(wú)論是機(jī)械、電子還是電氣專業(yè)，都可以基于該平臺(tái)，根據(jù)需要選擇自己的側(cè)重點(diǎn)，承載學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)或技能競(jìng)賽。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，該平臺(tái)可靠性高，靈活性強(qiáng)，解決了目前機(jī)器人系統(tǒng)不能靈活拼拆組合，實(shí)現(xiàn)既可“獨(dú)立”又可“復(fù)用”的技術(shù)問題并且可適用于各類大眾機(jī)器人競(jìng)賽，節(jié)約了競(jìng)賽和培訓(xùn)成本，提高了工作效率，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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